细胞呼吸的原理和应用课件

5.3细胞呼吸的原理和应用高一生物组C6H12O62C3H4O3细胞呼吸的原理和应用本节聚焦细胞呼吸过程中能量是怎样转化的？有氧呼吸与无氧呼吸各有什么特点？细胞呼吸原理在生产和生活中有哪些应用？发酵生产葡萄酒的车间问题探讨通气让酵母菌进行有氧呼吸,利于快速繁殖;密封进行无氧呼吸,产生酒精。有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放能量多，为细胞增殖提供充足的动力。酵母菌将有机物分解为酒精时，也能为自身的生命活动提供少量能量1.都是培养酵母菌，为什么有的通气有的需要密封？

2.为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？3.在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精对自身有什么意义？

酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。CO2O2CO2O2CO2O2O2O2CO2CO2肺泡细胞呼吸毛细血管O2呼吸呼吸：机体与环境之间O2和CO2交换的过程。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。细胞呼吸是否都需要氧气呢？【注意】呼吸≠细胞呼吸≠呼吸运动呼吸作用的实质：是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量。一、细胞呼吸的方式1.生活中制作馒头和酿酒时都需要酵母菌，所需要的条件有什么不同？酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧环境下都能生存，属于异养兼性厌氧菌。以出芽生殖的方式产生后代。2.酵母菌在什么条件下产生CO2，什么条件下产生酒精？一、细胞呼吸的方式影响实验结果的

可变因素探究酵母菌细胞的呼吸方式——思路提出问题酵母菌在有氧和无氧的环境下均能呼吸吗?呼吸产物分别是什么？01作出假设酵母菌在有氧和无氧条件下均能进行细胞呼吸，细胞呼吸的产物可能有CO2和酒精。02设计实验分别给酵母菌提供有氧和无氧的条件，一段时间后检测其产物是否含酒精或二氧化碳03分析变量自变量：因变量：无关变量：04温度、pH、培养液的浓度和体积细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物

有氧、无氧CO2和酒精一、细胞呼吸的方式②怎样鉴定有无酒精产生？怎样鉴定有无CO2产生？如何比较CO2产生的多少？①如何控制有氧和无氧的条件？①怎样控制有氧和无氧条件？请设计出简易实验装置并思考：

有氧条件

装置连接无氧条件装置连接2）B瓶为什么要封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶？接气泵A10%NaOH酵母菌培养液澄清石灰水B酵母菌培养液澄清石灰水1）NaOH的作用是什么？思考：吸收通入空气中CO2，排除空气中CO2的干扰。让酵母菌耗尽瓶内O2，造成无氧环境，确保产物是无氧呼吸产生的探究酵母菌细胞的呼吸方式——思路一、细胞呼吸的方式②怎样鉴定有无酒精？怎样鉴定有无CO2？如何比较CO2的多少？检测CO2

检测酒精：③怎样保证酵母菌在整个实验过程中能正常生活？

在酵母菌生长的适宜温度下进行试验，以保证酵母菌高效活性①使澄清石灰水变浑浊（根据浑浊程度检测CO2产生的多少）②溴麝香草酚蓝：蓝→变绿→再变黄

（根据其变黄色时间的长短，检测CO2产生的多少）

酒精+重铬酸钾（浓硫酸溶液）：橙色→灰绿色探究酵母菌细胞的呼吸方式——思路一、细胞呼吸的方式（1）配置酵母菌培养液取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放入锥形瓶A（500mL）和锥形瓶B（500mL）中，分别向瓶中注入240mL质量、分数为5%的葡萄糖溶液。保持无关变量相同且适宜（2）实验过程及现象接气泵A10%NaOH酵母菌培养液澄清石灰水B酵母菌培养液澄清石灰水有氧呼吸无氧呼吸探究酵母菌细胞的呼吸方式——步骤一、细胞呼吸的方式探究酵母菌细胞的呼吸方式——步骤一、细胞呼吸的方式条件澄清石灰水溴麝香草酚蓝溶液重铬酸钾--浓硫酸溶液有氧无氧变混浊／高变混浊／低出现灰绿色不变灰绿色由蓝变绿再变黄/长由蓝变绿再变黄/短探究酵母菌细胞的呼吸方式——结果与结论一、细胞呼吸的方式细胞呼吸有氧呼吸:产生大量二氧化碳和水无氧呼吸:产生酒精和少量二氧化碳绝大多数生物细胞呼吸的的主要形式都是有氧呼吸

酵母菌为单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。探究酵母菌细胞的呼吸方式——结果与结论一、细胞呼吸的方式本实验中哪个是对照组，哪个是实验组？本实验的两组都是实验组设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。对比实验（相互对照实验）有氧呼吸装置无氧呼吸装置一、细胞呼吸的方式1.如图是某同学制作的探究酵母菌细胞呼吸方式的实验装置，下列叙述正确的是()A.实验中可依据澄清石灰水是否变浑浊来判断细胞呼吸的方式B.甲装置中空气先通过NaOH溶液的目的是去除空气中的CO2C.在酸性条件下，乙醇可使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄D.乙装置中B瓶连接后即可连通盛有澄清的石灰水的锥形瓶进行实验B课堂检测2.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验的叙述，错误的是()

A.实验中将葡萄糖溶液煮沸的目的是灭菌和去除溶液中的O2

B.可以根据石灰水的浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短检测CO2产生情况

C.葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，所以应该等葡萄糖充分消耗完以后再进行酒精的检测

D.该实验通过设置有氧和无氧两种条件探究酵母菌细胞呼吸的方式，其中有氧条件为实验组，无氧条件为对照组D课堂检测课堂检测（1）有氧条件下的装置序号：；

无氧条件下的装置序号：3.探究：酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2、现提供若干套（每套均有数个）实验装置（装置可重复使用），如图（A～D）所示，请分析作答：C→（B）→A→BD→B（2）B瓶中澄清石灰水还可用

代替，根据其水溶液变成

（颜色）的时间长短，可以检测酵母菌培养液中的产生CO2情况。（3）在A、D中取少量培养液滤液，滴加

溶液检测

酒精的存在，若存在酒精，出现的颜色变化为

。溴麝香草酚蓝溶液黄色酸性重铬酸钾橙色变为灰绿色

有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，线粒体是有氧呼吸的主要场所。

线粒体内膜和基质中含有许多种与有氧呼吸有关的酶。外膜内膜线粒体基质嵴二、有氧呼吸实验一：将酵母菌细胞破碎后进行离心处理，获得上清液(细胞质基质)和沉淀物(线粒体)两部分，与未离心处理过的酵母菌培养液分别放入3支试管内，往3支试管内分别加入等量的氧气、葡萄糖、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管内的变化情况。（1）葡萄糖_____________（填“能”或“不能”）被线粒体分解；（2）分解葡萄糖的分解发生场所是_______________，产物有______________________________；（3）推测线粒体中能发生的化学反应是_______________________________________推测酵母细胞呼吸过程中的能量变化是____________________________________________________。不能细胞质基质有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能丙酮酸和少量ATP丙酮酸分解产生CO2和大量ATP二、有氧呼吸

第一阶段：C6H12O6少量能量少量ATP热能形式散失2C3H4O3酶①葡萄糖的初步分解C6H12O6酶场所：细胞质基质丙酮酸+[H]+少量能量线粒体细胞质基质[H]

还原型辅酶Ⅰ二、有氧呼吸少量[H]

第一阶段：C6H12O6少量能量少量ATP热能形式散失2C3H4O3酶①葡萄糖的初步分解C6H12O6酶场所：细胞质基质丙酮酸+[H]+少量能量线粒体细胞质基质[H]

还原型辅酶Ⅰ二、有氧呼吸少量[H]H+H+H+H+H+H+e-H+实验二：使用超声波将线粒体破碎，分离线粒体膜状结构和线粒体基质，加入等量的氧气、丙酮酸、荧光素和荧光素酶，一段时间后，检测各试管变化情况。（1）丙酮酸分解的场所是_____________，产物有_________________；（2）线粒体的膜状结构有没有参与呼吸的过程？线粒体基质CO2和少量ATP产生大量ATP二、有氧呼吸线粒体少量能量少量ATP热能形式散失丙酮酸彻底分解酶CO2+[H]+少量能量场所：线粒体基质丙酮酸+H2OC6H12O62丙酮酸细胞质基质①6CO2大量[H]②酶6H2O

第二阶段：少量能量少量ATP热能形式散失二、有氧呼吸酶少量[H]H+H+H+H+H+H+e-H+

第三阶段：场所：线粒体内膜酶H2O+大量能量[H]

+6O2大量能量大量ATP热能形式散失12H2O6O2③线粒体6CO2能量少量ATP热能形式散失大量[H]②C6H12O62丙酮酸少量[H]①酶6H2O细胞质基质少量能量少量ATP热能形式散失二、有氧呼吸酶酶第一阶段细胞质基质第二阶段线粒体基质线粒体内膜4202C6H12O6酶+[H]+少量能量

C3H4O3

第三阶段66+H2O酶2C3H4O3

CO2+

[H]+

少量能量

126酶H2O+大量能量

24[H]

+O2总反应式C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶[H]是指NADH（还原型辅酶Ⅰ）二、有氧呼吸①发生场所：细胞质基质、线粒体（主要）②实质：物质变化：能量变化：③有氧呼吸条件：有机物（葡萄糖）→无机物（CO2+H2O）有机物中稳定的化学能→热能散失+ATP中活跃的化学能酶、温度、氧气等二、有氧呼吸细胞内葡萄糖等有机物彻底氧化分解释放能量的过程概念：细胞在氧气的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生H2O和CO2，释放能量，生成大量ATP的过程。1.在细胞内，1mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2870KJ的能量，可使977.28KJ左右的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？有氧呼吸的能量转化效率大约为34%。1mol葡萄糖能够将32molADP分子转化为ATP分子。2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？保证有机物中的能量得到最充分的利用，主要表现在两个方面：可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；能量缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。教材P93思考·讨论二、有氧呼吸[H][H]C6H12O6123O2酶酶456酶2(1)写出长方框内1、2、3所依次代表的物质名称：

、_____、

。H2O丙酮酸CO2(2)依次填出椭圆框内4、5、6所代表

的能量的多少

、

、

。少量少量大量(3)有氧呼吸的主要场所是

，进入该场所的呼吸底物是

。线粒体丙酮酸(4)用含

18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过

程中的氧原子，18O转移的途径是

。葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳二、有氧呼吸【思考】（1）有氧呼吸的场所：细胞质基质和线粒体（2）线粒体为什么不能分解葡萄糖？①线粒体膜上无葡萄糖载体②线粒体没有氧化分解葡萄糖的酶（3）无线粒体一定不能进行有氧呼吸吗？不一定真核细胞：不能，如哺乳动物成熟的红细胞原核细胞：能，如好氧细菌利用细胞质和细胞膜完成有氧呼吸对下列有关有氧呼吸的说法进行判断：1.生成物H2O中的O全部来自于O2，H全部来自于葡萄糖3.水既可以作为反应物又可作为生成物2.生成物CO2中的O来自于葡萄糖和水4.CO2在线粒体基质中产生，O2在线粒体内膜中产生6.第三阶段中生成的能量大部分用于合成ATP葡萄糖和水5.线粒体中可发生参加反应细胞质基质和线粒体大部分以热能形式散失，少部分用于合成ATP人在剧烈运动后，肌肉会发酸；苹果储藏久了会有酒味。请分析出现上述现象的原因？三、无氧呼吸1.过程：C6H12O6

2丙酮酸+

4

[H]+2C2H5OH（酒精）+2CO2酶酶2C3H6O3（乳酸）酶第一阶段：第二阶段：少能2ATP热能与有氧呼吸第一阶段完全相同细胞质基质细胞质基质不释放能量2.各阶段特征比较：无氧呼吸

场所反应物产物释能第一阶段第二阶段细胞质基质细胞质基质C6H12O62C3H4O3

4[H]2C3H4O3

4[H]少量能量无能量2C3H6O32C2H5OH和CO2

三、无氧呼吸在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。

细胞质基质

反应场所：1反应式：

2例：高等动物、乳酸菌、马铃薯块茎、

甜菜块根、玉米胚细胞等例：大多数植物、酵母菌C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶三、无氧呼吸同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？问题:同样是分解葡萄糖，为何无氧呼吸只能释放少量能量？3.能量去向：乳酸酒精未释放的能量存留在

或

中1mol葡萄糖196.65（kJ）61.08kJATP热能乳酸或酒精释放特别注意：无氧呼吸仅第一阶段释放少量能量，生成少量

ATP。人体肌细胞无氧呼吸产生的的乳酸，能在肝脏中再次转化为葡萄糖。P94三、无氧呼吸有氧呼吸与无氧呼吸的异同点呼吸方式有氧呼吸无氧呼吸呼吸场所条件分解产物能量ATP产生阶段主要在线粒体内细胞质基质氧气、多种酶无氧气参与，需要多种酶葡萄糖等有机物彻底分解形成CO2和H2O葡萄糖等有机物分解不彻底,形成酒精和CO2、乳酸释放大量能量释放少量能量，大部分能量储存在乳酸或酒精中有氧呼吸三个阶段均产生ATP仅在第一个阶段产生ATP相同点①第一个阶段反应完全相同，并且都是在细胞质基质内进行；②两种呼吸作用方式实质相同：分解有机物，释放能量。【小结1】意义？细胞呼吸是蛋白质、糖类和脂质代谢的枢纽有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。Ps:有氧呼吸和无氧呼吸都属于细胞呼吸。细胞呼吸：细胞呼吸能量热能散失能量转移ATPADPPi能量细胞分裂生长发育主动运输肌肉收缩神经冲动的传导C6H12O6CO2＋H2O②生物体代谢的枢纽。【小结2】①为生物体提供能量；

6O2酶312H2O34ATPⅢ20[H]Ⅱ6CO22ATP酶2线粒体C6H12O6C3H4O3（丙酮酸）Ⅰ细胞质基质酶14[H]2ATP6H2O影响呼吸作用的外界因素有哪些？氧气浓度---原料越多促进反应二氧化碳-----产物越多抑制反应温度---影响酶活性水---自由水越多代谢越快5.3细胞呼吸的原理和应用(共39张PPT)5.3细胞呼吸的原理和应用(共39张PPT)四、影响细胞呼吸的因素①温度：通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。①最适温度：细胞呼吸最强。②超过最适温度：呼吸酶活性降低，

甚至变性失活，

细胞呼吸受抑制。③低于最适温度：呼吸酶活性下降，

细胞呼吸受抑制。温度呼吸速率应用：零上低温储存蔬菜和水果。大棚夜间或阴雨天适当降低温度，

为了降低呼吸作用消耗有机物的量，而增加农作物产量。四、影响细胞呼吸的因素②O2浓度：直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。2.氧气浓度0~b时有氧呼吸和无氧呼吸同时存在，有氧呼吸速率增大，无氧呼吸速率减小。1.氧气浓度为0时只进行无氧呼吸速率最大3.氧气浓度b~c时细胞只进行有氧呼吸四、影响细胞呼吸的因素②O2浓度：直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。4.

氧气浓度为a时无氧呼吸减弱，有氧呼吸较弱，细胞呼吸（B附近)最弱，储存蔬菜、水果、粮食等，应控制氧气浓为a(或a附近)。5.氧气浓度为b时无氧呼吸被完全抑制，细胞只进行有氧呼吸，细胞呼吸即为有氧呼吸。四、影响细胞呼吸的因素②O2浓度：直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。6.氧气浓度为c时有氧呼吸速率达到最大，再增加氧气浓度，呼吸速率不再增加。限制因素可能是呼吸底物的量或酶的量与酶的活性等。四、影响细胞呼吸的因素②O2浓度：直接影响呼吸速率和呼吸性质。对无氧呼吸有抑制作用。应用1.中耕松土，可增强根的呼吸作用，有利于矿质元素的吸收。2.在储存蔬菜、水果、粮食时，为了减少有机物消耗，

应控制低氧(a点氧气浓度)环境四、影响细胞呼吸的因素1.若只产生CO2，不消耗O2，细胞呼吸

作用的方式及对应点2.若产生的CO2比吸收的O2多，细胞呼

吸作用的方式及对应区间3.若产生CO2与吸收的O2相等，细胞呼

吸作用的方式及对应区间4.E点时，有氧呼吸与无氧呼吸消耗的葡萄是否相等，若不等，其比值

为多少下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下CO2的释放量与O2的吸收量的变化，思考下列问题：只进行无氧呼吸（A点）有氧呼吸与无氧呼吸同时存在。（AC段）只进行有氧呼吸。（图中C点以后）不等1:3

曲线分析练一练：

柱形图分析：a点：只有CO2释放量，无O2吸收量，说明只进行产生酒精的无氧呼吸b点：O2吸收量3，CO2释放量8，说明有氧呼吸消耗葡萄糖0.5，无氧

呼吸消耗葡萄糖2.5c点：O2吸收量4，CO2释放量6，说明有氧呼吸消耗葡萄糖2/3，无氧

呼吸消耗葡萄糖1d点：O2吸收量等于CO2释放量，说明只进行有氧呼吸注意图例：O2吸收量代表有氧呼吸，CO2释放量代表有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸1.如图表示某植物种子在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收

量的变化，下列叙述错误的是（）A．氧浓度为a时，只进行无氧呼吸B．氧浓度为b时，既有无氧呼吸又有有氧呼吸C．氧浓度为c时，较适于贮藏该植物器官D．氧浓度为d时，细胞产生的ATP全部来自线粒体

D

柱形图分析练一练：例.有多瓶(条件一致)酵母菌、葡萄糖悬液，分别通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的量如图所示。据图可以得出的结论是（

）A.当氧浓度为a时，酵母菌只进行无氧呼吸B.当氧浓度为c时，

的葡萄糖用于酒精发酵C.当氧浓度为d时，酵母菌细胞内有ATP大

量积累D.不同氧浓度下，细胞中ATP的生成速率相同A③CO2浓度：作为呼吸产物，根据化学平衡，CO2浓度高会抑制细胞呼吸的进行储藏粮食时适当增加CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。应用四、影响细胞呼吸的因素⑤酒精量＜CO2释放仅有氧呼吸

有氧+无氧呼吸仅无氧呼吸

有氧+无氧呼吸⑥无CO2释放只进行产乳酸的无氧呼吸①O2吸收=0仅无氧呼吸②O2吸收=CO2释放③O2吸收＜CO2释放④酒精量=CO2释放若细胞CO2释放量小于O2消耗量，说明细胞呼吸的底物不是糖类，可能是脂肪。细胞呼吸类型的判断（以葡萄糖为底物）四、影响细胞呼吸的因素五、细胞呼吸原理的应用为伤口创造有氧环境，避免厌氧菌的繁殖，有利于伤口愈合。先通气，后密封。先让酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，再无氧呼吸产生酒精。促进根部有氧呼吸，吸收无机盐等。减弱水果、粮食的呼吸作用，以延长保质期避免破伤风芽孢杆菌等进行无氧呼吸而大量繁殖，引起破伤风。避免肌细胞因供氧不足进行无氧呼吸，产生大量乳酸，乳酸大量积累会使肌肉酸胀乏力五、细胞呼吸原理的应用运用证据和逻辑评价论点关于真核细胞线粒体的起源，科学家提出了一种解释：约几十亿年前，有一种真核细胞吞噬了原始的需氧细菌，被吞噬的细胞不仅没有被消化分解，反而在细胞中生存下来了。需氧细菌从宿主细胞那里得到丙酮酸氧化分解释放的能量。在共同生存繁衍的过程中，需氧细菌进化为宿主细胞内专门进行细胞呼吸的细胞器。以下哪些证据支持这一论点，哪些不支持这一论点？1.线粒体内存在与细菌DNA相似的环状DNA2.线粒体内的蛋白质，有少数几种由线粒体DNA指导合成，绝大多数由核DNA指导合成。3.真核细胞内的DNA有极高比例的核苷酸序列经常不表现出遗传效应，线粒体DNA和细菌的却不是这样。4.线粒体能像细菌一样进行分裂增殖。支持：___________不支持：_________